CN1863153B - 以太网支持源特定组播转发的方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以太网支持源特定组播SSM转发的方法，该方法的核心是：对源特定组播SSM组播IP报文进行以太网封装时，采用包含有SSM组播源IP地址SIP信息的源特定虚拟局域网SS-VLAN作为VLAN标识，并基于所述以太网封装进行SSM的转发。本发明还公开了一种路由器和一种以太网交换设备。采用本发明所述的方法及其设备，能够降低整个网络的设备成本和升级成本，最大程度兼容现有设备，降低运营商的投资成本。

Description

以太网支持源特定组播转发的方法及其设备
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种以太网支持源特定组播转发的方法及其设备。
背景技术
在SSM(Source-Specific Multicast，源特定组播)中，主机采用IGMP(Internet Group Management Protocol，因特网组管理协议)v3(版本3)加入组播组，在IGMP v3报文中，主机除了指明要加入的组播组，还指明了要加入的是哪个S(Source)即SIP(组播的发送源，用发送源的IP地址标识)源发送的组播组，其他SIP发送的同一组播组不被该主机接受。采用SSM后，路由器需要基于(S，G)(其中G，即GIP，组播组，用IP组播报文的组IP地址标识)对转发进行控制，只将基于特定S和G的组播报文发送给主机。
对于以太网交换设备，原有的二层组播转发机制是基于VLAN(虚交换局域网)+DMAC(以太网中的目的MAC)进行转发，其中DMAC由路由器从组播IP地址G映射得到，IP组播映射MAC(Media Access Control，媒体接入控制)组播的机制是：路由器在进行组播转发时，从输出路由接口得到MAC封装的VLAN取值，同一个路由接口只采用一个VLAN；从组播IP地址G映射MAC封装的组播MAC地址。这样，不同SIP之间的相同组播组G将会映射到同一个VLAN+DMAC，无法区分同一个组地址下不同的S之间不同的转发主机群，在以太网转发时无法实现SSM的转发。
一种直观的以太网支持SSM的技术方案为：以太网交换设备基于(S，G)支持SSM的转发。具体实现方式是，在以太网交换设备中，增加(S，G)的转发表项，通过IGMP Snooping/Proxy(IGMP监听/代理)，将基于(S，G)的端口列表配置到(S，G)转发表项中，转发时基于IP报文的(S，G)查表进行转发。由于以太网可以通过运行生成树协议生成树型逻辑拓扑，这样，以太网交换设备在做(S，G)转发时，不需要象路由器那样，进行反向路径转发检查。
但是，不难看出，采用上述技术方案会大大增加整个网络的硬件成本和软件升级成本，难以兼容现有设备，大大增加运营商的投资成本，因此在具体实施中难度很大，具体缺点如下：
1、以太网交换设备为链路层设备，转发平面只处理以太网封装。如果以太网交换设备采用(S，G)转发，则极大程度地改变了以太网交换设备的转发机制和所处的协议栈；
2、由于极大程度地改变了以太网交换设备的转发机制和所处的协议栈，因此，现有设备很难满足技术要求，需要大幅度改进现有硬件设备，增加了设备复杂度；
3、对于原有实现组播转发的以太网交换设备，无法只通过软件升级实现这种技术。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种以太网支持源特定组播转发的方法及其设备，相对于现有技术，有助于降低整个网络的设备成本和升级成本，最大程度兼容现有设备，降低运营商的投资成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种以太网支持源特定组播转发的方法，对源特定组播SSM组播IP报文进行以太网封装时，将包含有SSM组播源IP地址信息的源特定虚拟局域网SS-VLAN作为VLAN标识封装到报文中，并基于SS-VLAN与目的媒体接入控制DMAC进行SSM组播报文的转发；该方法包括如下步骤：
A、当路由器转发SSM组播IP报文时，根据组播路由转发列表确定源特定路由接口SS-RIF，并将所述SSM组播IP报文发送至该接口；
当对所述SSM组播IP报文进行以太网封装时，基于所述SS-RIF获得相应的SS-VLAN信息，并将该SS-VLAN作为VLAN标识封装在所述IP报文或因特网组播管理协议IGMP查询报文中，然后将封装后的以太网组播报文发送给以太网交换设备；
B、以太网交换设备根据基于SS-VLAN与DMAC地址信息配置的组播转发表项中的组播转发端口列表，将所述的以太网组播报文发送至相应的端口。
使SS-VLAN中包含有组播源IP地址信息的方式包括：
建立组播源IP地址与SS-VLAN之间的对应关系。
建立所述组播源IP地址与SS-VLAN之间对应关系的方式包括：
建立组播源IP地址与SS-VLAN之间的映射表；或者，
建立组播源IP地址与SS-VLAN之间散列HASH函数。
步骤A中所述的SS-RIF为：
在路由器的连接以太网的物理接口上，基于每个SSM组播源IP地址配置的路由接口，且每个SS-RIF配置有相应的SS-VLAN。
步骤A中所述的组播路由转发列表根据IGMP上行报文及IGMP查询报文设置，且所述IGMP上行报文通过以太网交换设备向路由器发送前，采用与该上行报文中组播源IP地址相对应的SS-VLAN对该上行报文进行MAC封装。
步骤B中所述的以太网交换设备配置组播转发表项中的组播转发端口列表的过程包括：
B1、当以太网交换设备在进行IGMP监听Snooping/代理Proxy时，根据所述的组播源IP地址与SS-VLAN对应关系，确定与IGMP报文中的组播源IP地址相对应的SS-VLAN，并基于该SS-VLAN与IGMP报文中的组播组IP地址GIP相对应的DMAC地址配置以太网组播转发表项中的组播转发端口列表。
所述步骤B1具体包括：
当所述IGMP报文中包含多个组播源IP地址时，确定每个组播源IP地址相对应的SS-VLAN，并分别采用每个SS-VLAN配置相应的以太网组播转发表项中的组播转发端口列表。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用本发明所述的方法很容易实现以太网交换设备支持SSM的转发，具体优点如下：
1、无需改变以太网交换设备的转发机制和所处的协议栈；
2、只需要修改边缘以太网交换设备的IGMP Snooping部件(通常由软件实现)，无需改动路由器和汇聚以太网交换设备便可以使以太网交换设备支持SSM，硬件设备改动不大；边缘以太网交换设备可以通过软件升级，即可以支持SS-VLAN。
因此，相对于现有技术，采用本发明有助于降低整个网络的设备成本和升级成本，最大程度兼容现有设备，降低运营商的投资成本。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为本发明所述的路由器的结构示意图；
图3为本发明所述的以太网交换设备的结构示意图；
图4为采用本发明所述方法的DSL接入网的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：使以太网的虚拟局域网VLAN中含有SSM组播源SIP的信息，这种含有SSM组播源SIP信息的VLAN称为SS-VLAN(Source-special VLAN，源特定VLAN)，以太网交换设备基于SS-VLAN和DMAC地址配置组播转发端口列表，路由器在进行SSM相关IP报文的以太网封装时，将SS-VLAN作为VLAN标识封装到报文中，从而使以太网交换设备能够基于SS-VLAN+DMAC进行SSM的转发。
使SS-VLAN中含有SSM组播源SIP信息的方式包括：
建立SIP与SS-VLAN之间的对应关系；
这种对应关系的建立方式又包括：
采用配置SIP到SS-VLAN的映射表的方式，或者采用SIP与SS-VLAN之间HASH(散列)函数的方式，或者其他方式。
下面介绍一种本发明所述方法的技术方案，需要在路由器中，在连接需要支持SSM的以太网的物理端口上，基于SSM组播源SIP配置路由接口，这种与SSM组播源SIP相关的路由接口称为SS-RIF(Source-special RouteInterface，源特定路由接口)；
然后再根据SIP与SS-VLAN之间的对应关系，为每个SS-RIF配置相应的SS-VLAN信息。
在以太网交换设备中建立SIP与SS-VLAN之间的对应关系。
基于上面的设置，路由器对转发的SSM组播IP报文进行以太网封装时，就可以采用为SS-RIF配置的SS-VLAN作为以太网封装VLAN标识；
以太网交换设备可以基于SS-VLAN信息设置以太网组播转发表项，对IGMP上行报文进行MAC封装时采用SS-VLAN作为VLAN标识。
为对上述技术方案有进一步的了解，下面将结合附图进行详细的说明。
采用本发明的具体实现方式如图1所示，包括如下步骤：
步骤11、以太网交换设备在进行IGMP Snooping/Proxy时，基于SS-VLAN+DMAC设置转发端口列表；将IGMP上行报文采用SS-VLAN进行MAC封装后转发给路由器。
以太网交换设备在进行IGMP Snooping/Proxy，需要设置转发端口列表时，根据预先在以太网交换设备中建立的SIP与SS-VLAN的对应关系，确定与IGMP报文中表明的主机所加入的组播源SIP相对应的SS-VLAN，基于该SS-VLAN与IGMP报文中表明的主机所加入的组播组IP地址GIP对应的DMAC地址，配置以太网组播转发表项，设置其中的转发端口列表；如果IGMP报文中包含了多个组播源SIP，则对于每个组播源SIP，分别采用对应的SS-VLAN配置相应表项。
这样，以太网交换设备就可以基于不同的SS-VLAN，设置不同的转发端口列表，从而使不同组播源SIP可以拥有各自的转发端口列表。
如果IGMP报文为上行报文，那么以太网交换设备将IGMP上行报文(本发明中，将主机发送给路由器的所有IGMP报文统称为IGMP上行报文)向路由器方向转发时，确定与IGMP上行报文中表明的主机所加入的组播源SIP相对应的SS-VLAN，并采用该SS-VLAN进行IGMP上行报文的MAC封装，然后，将封装后的报文上报给路由器。
步骤12：路由器接收到IGMP上行报文后，根据报文中的SS-VLAN确定相应的SS-RIF，并根据该SS-RIF信息以及其他信息(比如IGMP查询报文等信息)对组播路由转发列表进行相应的设置。
步骤13：路由器在对SSM组播IP报文进行以太网封装时，将SS-VLAN作为VLAN标识封装在报文中。
当路由器转发SSM组播IP报文时，根据设置的组播路由转发表项中的转发列表确定相应的SS-RIF，并将SSM组播IP报文发送至该SS-RIF；
当对转发的SSM组播IP报文进行以太网封装时，基于该SS-RIF获得相应的SS-VLAN信息；
将该SS-VLAN作为VLAN标识封装在以太网报文中，然后将封装得到的以太网组播报文发送给以太网交换设备。
步骤14：以太网交换设备基于设置的SS-VLAN+DMAC转发端口列表转发以太网组播报文。
以太网交换设备收到路由器发送的封装为SS-VLAN的以太网组播报文后，进行以太网转发时，根据以太网组播报文中的SS-VLAN与DMAC信息查找预先设置的以太网组播转发表项，确定相应的以太网组播转发端口列表，并根据该以太网组播转发端口列表将以太网组播报文转发至相应的端口，最终发送至相应的用户。
这样，不同组播源SIP对应的不同SS-VLAN的组播报文，能够转发到各自的一组端口中，连接在该端口的主机(用户)就可以得到相应SIP的组播，从而实现了以太网交换设备支持SSM的转发。
本发明还提供了一种路由器，如图2所示，包括：SS-RIF配置模块和以太网组播报文封装模块；
SS-RIF配置模块的功能为：
在路由器的连接以太网的物理接口上，基于每个SIP配置SS-RIF，且为每个SS-RIF配置相应的SS-VLAN信息；
以太网组播报文封装模块的功能为：
当对路由器转发的SSM组播IP报文进行以太网封装时，根据设置的SS-RIF获取与组播IP报文中的SIP相对应的SS-VLAN信息，并根据该SS-VLAN信息对SSM组播IP报文进行以太网封装处理。
本发明还提供了一种以太网交换设备，如图3所示，包括：
组播转发端口列表配置模块、IGMP上行报文封装模块和以太网组播报文转发模块；
组播转发端口列表配置模块的功能为：
当以太网交换设备需要配置组播转发表项时，获取与IGMP报文中的SIP相对应的SS-VLAN信息，并根据该SS-VLAN信息配置以太网组播转发表项中的组播端口转发列表；
IGMP上行报文封装模块的功能为：
当以太网交换设备对IGMP上行报文进行MAC封装时，获取与IGMP上行报文中的SIP相对应的SS-VLAN信息，并根据该SS-VLAN信息对IGMP上行报文进行MAC封装处理；
以太网组播报文转发模块的功能为：
当以太网交换设备接收到路由器转发的以太网组播报文时，根据组播转发端口列表配置模块配置的组播转发端口列表，将所述的以太网组播报文发送至相应的端口。
本发明中的以太网交换设备，指各种采用以太网技术进行转发的设备，包括但不限于以太网交换机、基于以太网转发的IP DSLAM(DigitalSubscriber Line Multiplexer，数字用户线接入复接器)等等。
电信接入网是本发明的典型应用场景。电信接入网的边缘BNG(Broadband Network Gateway，宽带网络网关)(包括边缘路由器、BRAS(宽带远程接入服务器)等)的接入路由接口连接一个较大的二层网络，组播报文通过这个二层网络进行以太网转发，最后由边缘以太网交换设备(例如，DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)接入网的IP DSLAM，以太接入网的楼道交换机等)将组播报文发送给主机。为了使接入网支持SSM，需要边缘以太网交换设备支持SS-VLAN；在边缘网关的接入路由接口上，基于SSM SIP配置SS-RIF；由于边缘以太网交换设备和边缘网关已经将所有IGMP报文，以及SSM组播报文封装到SS-VLAN上了，汇聚以太网交换设备不需要支持SS-VLAN，只需要按照原来的组播转发方法，就可以实现SSM的转发。采用本发明所述方法的DSL接入网如图4所示。
其中，边缘路由器是指：存在直接连接主机或通过以太网桥接设备连接主机的路由接口的路由器；
接入路由接口是指：边缘路由器的只(或通过以太网交换设备)连接主机，不连接路由器的路由接口；
边缘以太网交换设备是指：存在直接连接主机的物理端口的以太网交换设备；
汇聚以太网交换设备是指：没有直接连接主机的物理端口的以太网交换设备。
综上所述，相对于现有技术，采用本发明有助于降低整个网络的设备成本和升级成本，最大程度兼容现有设备，降低运营商的投资成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种以太网支持源特定组播转发的方法，其特征在于：
对源特定组播SSM的组播IP报文进行以太网封装时，将包含有SSM组播源IP地址信息的源特定虚拟局域网SS-VLAN作为VLAN标识封装到报文中，并基于SS-VLAN与目的媒体接入控制DMAC进行SSM组播报文的转发；该方法包括如下步骤：
A、当路由器转发SSM组播IP报文时，根据组播路由转发列表确定源特定路由接口SS-RIF，并将所述SSM组播IP报文发送至该接口；
当对所述SSM组播IP报文进行以太网封装时，基于所述SS-RIF获得相应的SS-VLAN信息，并将该SS-VLAN作为VLAN标识封装在所述IP报文中，然后将封装后的以太网组播报文发送给以太网交换设备；
B、以太网交换设备基于SS-VLAN与DMAC地址信息配置组播转发表项中的组播转发端口列表，并根据所述的组播转发端口列表将所述的以太网组播报文发送至相应的端口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使SS-VLAN中包含有所述组播源IP地址信息的方式包括：
建立组播源IP地址与SS-VLAN之间的对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，建立所述组播源IP地址与SS-VLAN之间对应关系的方式包括：
建立组播源IP地址与SS-VLAN之间的映射表；或者，
建立组播源IP地址与SS-VLAN之间散列HASH函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中所述的SS-RIF为：
在路由器的连接以太网的物理接口上，基于每个SSM组播源IP地址配置的路由接口，且每个SS-RIF配置有相应的SS-VLAN。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A中所述的组播路由转发列表根据IGMP上行报文及IGMP查询报文设置，且所述IGMP上行报文通过以太网交换设备向路由器发送前，采用与该上行报文中组播源IP地址相对应的SS-VLAN对该上行报文进行MAC封装。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B中所述的以太网交换设备配置组播转发表项中的组播转发端口列表的过程包括：
B 1、当以太网交换设备在进行IGMP监听Snooping/代理Proxy时，根据所述的组播源IP地址与SS-VLAN对应关系，确定与IGMP报文中的组播源IP地址相对应的SS-VLAN，并基于该SS-VLAN与IGMP报文中的组播组重P地址GIP相对应的DMAC地址配置以太网组播转发表项中的组播转发端口列表。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B1具体包括：
当所述IGMP报文中包含多个组播源IP地址时，确定每个组播源IP地址相对应的SS-VLAN，并分别采用每个SS-VLAN配置相应的以太网组播转发表项中的组播转发端口列表。
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